Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Топ:
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...
Интересное:
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Дисциплины:
2017-11-27 | 219 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Цель работы
Целью работы является изучение устройства экспериментального оборудования, освоение методики проведения опыта и обработки опытных данных, выполнение опыта, расчета и анализа результатов опытного определения зависимости относительного внутреннего КПД турбинной ступени ηoi от характеристического отношения скоростей x=u/C0.
Лабораторная работа №3 выполняется на экспериментальный воздушной турбине. Продолжительность работы – 5 часов.
Теоретические сведения
Процесс преобразования энергии рабочего тела в турбинной ступени сопровождается рядом потерь (рис. 17). Они представляют собой затраты части кинетической энергии на преодоление соответствующих сопротивлений и не переходят в механическую работу.
Потери энергии в ступени условно делятся на основные и дополнительные.
К основным потерям относятся потери энергии, связанные с протеканием рабочего тела в направляющей Δh1 и рабочей Δh2 лопаточных решетках и потери с выходной скоростью (потери выходной кинетической энергии) Δhc2. Указанные потери свойственны всем типам ступеней.
Дополнительными потерями энергии в турбинной ступени могут быть:
– потери трения поверхностей диска и бандажа рабочих лопаток Δhтр;
– потери от перетечек рабочего тела в ступени, когда часть его проте-
кает через осевые и радикальные зазоры помимо одной или обеих ло-
паточных решеток Δhу;
– потери от парциа- альности впуска рабочее- го тела Δhε; – потери от влажности пара Δhвл в ступенях, ра- ботающих влажным па- ром; – потери от охлаждения Δhохл. Следует отметить, что перечисленный пере- чень дополнительных потерь энергии в ступе- ни весьма условен, так как потери взаимосвяза- ны [12]. Так, перетечки рабочего тела нарушают характер обтекания ре- шеток, а потери от влаж- ности пара включают изменение характерис- тик решеток. Отдельные допол- нительные потери мо- | Рис. 17. Тепловой процесс расширения рабочего тела в турбинной ступени давления в i,s диаграмме |
гут вообще отсутствовать в зависимости от типа ступени, размеров решеток, типа и параметров рабочего тела.
|
КПД ступени, учитывающий основные потери, называется относительным окружным (лопаточным) КПД ηu, а учитывающий все потери (основные и дополнительные)–относительным внутренним КПД ηoi.
Относительный окружной КПД ступени
(1) где окружной перепад энтальпий; – полный изоэнтропийный перепад энтальпий, т.е. при расширении рабочего тела без потерь энергии и без теплообмена с внешней средой;
и – энтальпии рабочего тела соответственно полная в начале теплового процесса и статическая в конце изоэнтропы при давлении за ступенью p2 (рис.17);
C0 –условная изоэнтропийная скорость.
Из уравнения (1) получим
, (2)
где – коэффициенты соответствующих относительных потерь энергии.
В многоступенчатой турбине выходная кинетическая энергия промежуточной ступени может частично или полностью использоваться в следующей ступени. Доля использования кинетической энергии оценивается коэффициентом μ, который зависит в основном от плавности очертаний проточной части и режима работы турбины. Его значения находятся в диапазоне В таких случаях располагаемая энергия данной ступени
,
а окружной КПД ступени
. (3)
Очевидно, что .
Выражение (2) для КПД можно написать в иной параметрической форме.
Согласно уравнению турбомашин для осевой турбинной ступени
,
где u– окружная скорость на среднем диаметре рабочего колеса (рис.18);
, проекции на ось u абсолютных скоростей и выхода потока из направляющего аппарата и рабочего колеса;
|
и – углы между осью u и векторами скоростей и
(отсчитываются соответственно от положительного и отрицательного направлений оси u).
По определению
Тогда окружной КПД ступени Используем следу- ющие выражения: ; ; | Рис.18. Треугольники скоростей осевой турбинной ступени давления |
;
Получим
Таким образом, относительный окружной КПД ступени является сложной функцией отношения скоростей , степени реактивности , коэффициентов скорости и и углов выхода потока из решеток и .
В частных случаях выражение для КПД принимает более простую форму. Например, для чисто активной ступени (, и ) получим
. (4)
Если принять все характеристики решеток неизменными, а отношению скоростей давать различные значения, то выражение (4) представляет собой параболическую зависимость КПД от отношения (рис.19, кривая ). Вычисляя частную производную и приравнивая ее к нулю, получим оптимальное значение
отношения , при котором КПД имеет максимум
≈ .
Кривая на рис.19 может быть получена и по выражению (2) путем непосредственного подсчета коэффициентов потерь в решетках и потери с выходной скоростью при разных отношениях и при соблюдении принятых ранее допущений. Расчеты показывают, что наиболее сильно от зависит потеря с выходной скоростью и что максимум КПД получается примерно при том отношении , где потеря с выходной скоростью наименьшая. Как показано в [12], оптимальное отношение скоростей . Относительный внутренний КПД ступени , где внутренний перепад энтальпий в ступени (рис.17). Отсюда , (5) где , . | Рис. 19 Зависи- мости относительных окружного и внут- реннего КПД тур- бинной ступени, а так- же коэффициентов по- терь энергии при обте- кании сопловой и рабочей лопаточ- ных решеток, потерь с выходной скоростью и дополнительных потерь от характе- ристического отноше- ния х=и/С0 |
Как уже отмечалось, исключительная сложность физических явлений, сопровождающих процесс преобразования энергии в турбинной ступени, не позволяет получить обобщающую зависимость относительного внутреннего КПД от большого числа факторов для огромного многообразия конструкций ступеней. Поэтому в исследованиях турбинных ступеней большое значение имеет эксперимент. Он дает возможность получить зависимости КПД от конструктивных и режимных параметров как результат
|
совокупного действия всех взаимосвязанных потерь энергии, присущих конкретной ступени.
В практике турбостроения широкое распространение получил наиболее надежный и достаточно простой способ экспериментально-
го определения относительного внутреннего КПД ступени путем определения внутренней мощности ступени . При этом она опреде-
ляется посредством прямого измерения развиваемого вращающего момента, используя различные нагрузочные устройства, например, описанные в разделе 2 настоящих методических указаний. В лабора-
торной работе №3 используется именно этот способ определения зависимости .
|
|
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!